每秒30万公里,不需要加速的光子,飞行的动力从哪来?
在物理学上,光子有个奇妙的特性:一出现就能跑30万公里每秒,绝不慢半拍,而其它的粒子想跑起来都得有个加速期,并且也永远到不了光速,这一切都是因为光子没有质量,更准确的说,光子静止时的质量为0。
爱因斯坦的狭义相对论认为,光子以光速飞行的能量,并非来源于传统的推力,而是能量转化的结果,典型的比如太阳光子的动力,来源于原子核挤在一起释放的能量,这个过程叫“光发射”,同时由于它没有静止质量,所以初始的速度就是最终的速度,永远不会改变。
至于它为什么不会更快或者更慢,纯粹是宇宙规律,就像1+1为什么等于2一样,没有理由,宇宙的出厂设置就是如此。
但是光子在不同介质里的速度还是不同的,宇宙空间属于真空,没有空气散射,但是在地球上,光子在水里和玻璃里的传播速度都是不一样的,因为分子们会阻碍光子飞行。
作为宇宙规则的一部分,光的本质也属于电磁波,靠电场、磁场震荡传播,这震荡速度就是30万公里每秒,像钟摆的固定节奏,想要超光速就意味着要改写宇宙规律,迄今为止所有超光速的尝试,比如中微子,量子纠缠,都没能打破光速的限制。
此外光子还是宇宙中的信使,恒定速度的它让我们看到的宇宙,其实是一个严重过期的宇宙,月球是1秒前的月球,太阳是8分半前的太阳,比邻星是4.22年前的比邻星,仙女座是254万年前的仙女座,天文学家看到的星系越远,反而距离当下也越远,距离宇宙大爆炸就越近,所以宇宙学本质上属于考古学。
这一切都是因为光速太慢了,而且始终不可被超越,于是在宇宙膨胀速度远远超过光速的情况下,我们能看到的就只剩下充满延迟的恒星和星系了,至于传说中的量子纠缠,它本质上属于加密手段,并不能传递信息。
其实从宇宙尺度上来看,光速是非常奇怪的一个速度,和宇宙时空比起来它实在是太慢了,完全不匹配宇宙的实际大小,在仅可观测宇宙直径就长达930亿光年的情况下,每秒30万公里的光速是一个比乌龟更慢的速度,如果它始终无法被超越,那么所有的智慧文明就都不可能发现彼此了,因为信息的一来一回可能就要数百万年。
最终的结局,可能是宇宙中的所有文明,都会被光速困在一个几十光年到几百光年范围的时空区域内,等消耗完这个区域里的资源后,文明就会灭亡。
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